Mikro- és nanorétegek készítése és jellemzése · „Dipp-coating”, „spin-coating”...
Transcript of Mikro- és nanorétegek készítése és jellemzése · „Dipp-coating”, „spin-coating”...
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
MIKRO- ÉS NANORÉTEGEK KÉSZÍTÉSE ÉS JELLEMZÉSE
Az előadás vázlata
Rétegek: Mikrorétegek: bevonatok, festékek, galvanizálás, kémiai és
elektromos réteg-leválasztás
Nanorétegek, molekuláris filmek Termál szórás
Plazma kezelés
„Dipp-coating”, „spin-coating”
Langmuir-Blodgett film
Önszerveződött molekuláris rétegek
A rétegek jellemzése különböző technikákkal
A rétegek alkalmazása
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Történelmi áttekintés
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
•Idősebb Plinius (Gaius Plinius Secundus), AD 23-79 : “that all sea water is made
smooth by oil, and so divers sprinkle oil on their face because it calms the rough element
and carries light down with them”; . . . Historia Naturalis. • Benjamin Franklin:. . .where the waves began to form, and there the oil, though
not more than a teaspoonful, produced an instant calm, . . . perhaps half an acre as smooth as a looking glass”; Phil. Trans. Roy. Soc. (1774), 64, 445.
• Lord Rayleigh: “The earlier part of Miss Pockels’ letter covers nearly the same
ground as some of my own recent work, . . . , raising many important questions. I hope soon to find opportunity for repeating some of Miss Pockels’ experiment”
• Agnes Pockels: “MY LORD-Will you kindly excuse my venturing to trouble you
with German letter on a scientific subject?. . .; Nature (1891) 43, 437.
• Irving Langmuir: “The constitution and fundamental properties of solids & liquids. II
Liquids”; J. Am. Chem. Soc. (1917) 39, 1848.
A felszíni atomok számának alakulása
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
1 cm3 gold
cube
1 cm
1 cm
1 cm
Össz-atomszám ~ 5.91022
Felszíni atomok száma ~ 1.21015
A felszíni atomok száma ~ 210-6 % az
össz-atomhoz viszonyítva
1 nm3 arany kocka
Az egység Au cella mérete:~ 0.4 nm
Össz-atomszám ~ 108
Felszíni atomok száma ~ 84
A felszíni atomok száma ~ 78% az össz-
atomhoz viszonyítva
A nanorétegek jellmézésére leggyakrabban alkalmazott módszerek
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
kontakt szög: tenziometer összegfrekvenciakeltési spektroszkópia (SFG), IR spektroszkópia XPS ellipszométer AFM, epifluoreszcens mikroszkópia elektrokémiai módszerek (EIS, polarizációs mérések, ciklikus voltammetria) microkalorimetria
Statikus és dinamikus kontaktszög mérés
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Atomi erőmikroszkóp (AFM)
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
LB filmmérleg,BAM
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
A Langmuir filmmérleg működése, LB filmkészítés
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
compression
constant pressure
mono- és multi-réteg
átvitel
A réteg stabil
Megőrzi rendezett szerkezetét
kevés hibahely
A réteget befolyásolja:
a szubfázis
(pH, dissolved molecules)
rétegátvitel körülményei
LB technika
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
két különböző közeg határfelületén kialakított oldhatatlan monomolekulás filmek
a víz felületi feszültségét csökkentik és oldalnyomást fejtenek ki
a felületaktív anyag
molekulái irányítottan
helyezkednek el:
П – A izoterma a görbe alakja jellemző a filmet felépítő molekulákra és ezek kölcsönhatására Kollapszus az adott filmre jellemző érték a film elveszti monomolekulás jellegét: törik, gyűrődik
Langmuir filmek szilárd hordozón
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Hidrofób
felszín
Hidrofil felszín
Multimolekulás rétegek: váltakozó irányítottság
Y X Z
Az önszerveződés lehetőségei
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
* Önszerveződött molekuláris rétegek (SAM) • Önszerveződött makromolekuláris szerveződések szilárd hordozón • Poliionok ”Layer-by-layer” rétegződése • Önszerveződött diblokk polimerek • Önszerveződött makromolekulák
Az önszerveződés alkalmazási lehetőségei
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Integrált áramkörök Katalizátorok Adattárolás Gyógyszerbevitel Bioanyagok Nanorészecskék, funkcionalizált nanorészecskék Mikrofluidika Elválasztás és tisztítás
Az önszerveződés „mozgatórugója”
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
• Statikus rendeződés (termodinamikailag
szabadenergia-minimum) – ha egyszer kialakult, stabil
• Dinamikus rendeződés (kinetikailag képződik, nincs
feltétlenül a termodinamikai minimumon) – nem szükségszerűen stabil
Önszerveződött molekuláris szerkezetek
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
• A legkülönbözőbb hordozókon kialakíthatók • A „bottom up” és a „top down” technika kombinálásával előre meghatározott felszínek hozhatók létre • Óriási hatása van új termékek kifejlesztésére
Alkántiol SAM rétegnövekedés
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
(a): gázból vagy kis koncentrációjú
oldatból
(b): koncentráltabb oldatból
Önszerveződés aranyon
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
X (CH2)n S Au
X = -CH3, -OH, -COOH, -SO3-, -PO4H2, N+(CH3)3, -(OCH2CH2)nOH, ...
AAz LB és az Az LB és az önszerveződő technika
összehasonlítása
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
tteecchhnniikkaa
előny
hátrány
LB • egyszerű és gyors
• rétegszám és
szerkezet megválasztható • az LB-vel borított szilárd felszín stabil
• berendezés szükséges
SAM • egyszerű, spontán • stabil felszín • a felületi jellemzők (kémiai, mechanikai)előre meghatározhatók • nincs szükség speciális berendezésre
• a réteg kialakulása időigényes
Az LB és a SAM rétegek szerkezetének összehasonlítása
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
SAM: defektek, lukak
STM, C10SH SAM (250x250m-10)
LB:egyenletes, rendezett réteg
AFM, C18N rézen (10x10m-10)
Amfifil hidroxám- és foszfonsavak
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Hidroxámsavak Foszfonsavak
Sztearoil - hidroxámsav
C18N 1– foszfono - oktadekán
C18P
Izotermák és Bam felvételek; a pH hatása
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35
0
5
10
15
20
25
30
35
40
pH= 2.0
pH= 4.0
pH= 5.6
pH= 8.0
pH=10.0
C18N, T = 23oC
[m
N/m
]
A [Å2/molecule]
22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
0
5
10
15
20
25
30
35
40
C18P, T= 23oC
pH=2.0
pH=4.0
pH=5.6
pH=8.0
pH=10.0
[
mN
/m]
A [Å2/molekula]
C18N
C18P
Gáz fázis
Folyadék fázis
Szilárd fázis
kolapszus
Az LB és a SAM réteg morfológiájának összehasonlítása
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
LB rétegekkel borított réz és vas felszín
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Fe+C18P
Fe+C18N
Cu+C18P
Cu+C18N
C18N LB on copper:
• 1 réteg: ~ 0o
• 3 réteg : 23o
• 9 réteg : 19o
• 11 réteg : 22o
Polarizációs reflexiós
abszorpciós spektrumok
Kétdimenziós Fourier transzformációs felvételek
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
C18P LB egyréteg különböző hordozókon
• A 2D elemi cella
méretei:
a = 0.443 ± 0.05 nm
b = 0.335 ± 0.04 nm
γ = 103 ± 0.5º
csillám
réz
armcovas
• Az LB egyréteg kétdimenziós térbeli elrendeződése ferde rácsnak
felel meg
LB rétegek rézen és vason
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
fém
control C18N LB
1réteg
C18P LB
1réteg
θdyn
adv/retr.
θdyn
adv/retr.
θdyn
adv/retr.
vas 68/32 123/72 126/95
réz 78/31 128/95 124/88
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 -200
Fe 3p
Fe 3s
C 1s
O 1s
Fe Auger
Fe 2p
O Auger
C Auger
a. C18P LB réteg vason
Inte
nzitás (
tets
z.
egys.)
Kötési energia (eV)
1400 1200 1000 800 600 400 200 0 -200
Cu 3d
Cu 3p
Cu 3s
C 1sO 1s
Cu Auger
Cu 2p
Cu 2s
C Auger
b. C18N LB réteg rézen
Inte
nzitás (
tets
z.
egys.)
Kötési energia (eV)
XPS mérésből számított réteg-paraméterek
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
rézen Rétegvastagság [nm]
nincs LB
réteg
C18P
monoréteg
C18N
monoréteg
Alkil lánc - 2.0-2.2 2.0-2.1
Fej-
csoport
- 0.3-0.35 0.3-0.34
Rézoxid 3.5-4.0 3.9-4.0 3.5-3.7
-
vason Rétegvastagság [nm]
nincs LB
réteg
C18P
monoréteg
C18N
monoréteg
Alkil lánc - 1.9-2.1 1.9-2.1
Fej-
csoport
- 0.27-0.31 0.33-0.38
vasoxid 3.3-3.5 3.4-3.5 3.4-3.5
SFG spektrumok
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
2 800 2850 2900 2950 3000
0.0
0.5
1.0
Hullámszám / cm-1
SFG
int
enzi
tás
/ te
tszo
leg
es e
gys
ég
C18P monoréteg üveg hordozón
C18N monoréteg üveg hordozón
2800 2850 2900 2950 3000
0.0
0.5
1.0
Hullámszám / cm-1
SFG
inte
nzit
ás /
tets
zole
ges
eg
ysé
g
C18P monoréteg vas hordozón
C18N monoréteg vas hordozón
2800 2850 2900 2950 3000
0.5
1.0
Hullámszám / cm -1
SFG
int
enzi
tás
/ te
tszo
leg
es e
gys
ég
C 18P m onoréteg réz hordozón
C18N m onoréteg réz hordozón
2850 2900 2950 3000
SF
G i
nte
nsity (
arb
. u
nit
s)
Wavenumber / cm -1
Av3.M15
Av3.M30
Av3.M45
Av3.M60
Av11.LB
LB rétegek, fejcsoport függés SAM rétegek, időfüggés
SAM rétegek rézen, IRRAS (0° polarizáció)
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
0
20E-05
40E-05
60E-05
80E-05
.001
.0012
.0014
2950 2900 2850 2800
Absorbance / Wavenumber (cm-1)
C18N 15’
C16N 15’
C12N 60’
C16N 60’
C18N 60’
C12N 15’
C10N 15’
C10N 60’
as(CH3)
~2918
s(CH3)
~2848
as(CH2)
~2960
s(CH2)
~2870
0
20E-05
40E-05
60E-05
80E-05
.001
.0012
.0014
2950 2900 2850 2800
Absorbance / Wavenumber (cm-1)
C18N 15’
C16N 15’
C12N 15’
C10N 15’
LB filmek vason és rézen, polarizációs mérések
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
- 0 , 8 - 0 , 7 - 0 , 6 - 0 , 5 - 0 , 4 - 0 , 3 - 0 , 2 - 0 , 1 0 , 0 0 , 1
- 1
0
1
2
Lo
g
|j|
[
j/
A
.c
m-
2 ]
E [ V ] / ( S C E )
ironelectrode
Ekorr
[mV]jkorr
-2]
blank -412 2.36 -
C18P -268 0.13 94
C18N -251 0.09 96
-0,10 -0,08 -0,06 -0,04 -0,02 0,00 0,02 0,04
-1
0
1
2
3
4
log |
j| [
j /
A
.cm
-2]
E [V] / (SCE)
(iron, LB, NaClO4, pH 7)
(copper, LB, Na2SO4, pH 3)
C18N
C18P
C16N C18N
C18P
copper Ekorr /[mV]
jkorr /-2]
blank - 26 0,91 -
C18P -33 0,47 48
C16N -29 0,35 62
C18N -31 0,25 73
Fe
Cu
Önszerveződött rétegek rézen polarizációs kísérlet,(Na2SO4, pH=3)
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
-0,12 -0,10 -0,08 -0,06 -0,04 -0,02 0,00 0,02 0,04
-1
0
1
2
3
log |j|
[ j / A
.cm
-2]
E [V] / (SCE)
copper
Ekorr / [mV]
jkorr /
[μA.cm-2
]
η [%]
blank
- 26
0,91
-
C18N SAM
-40
0,14
85
C16N SAM
-39
0,16
82
C12N SAM
-38
0,17
81
C10N SAM
-36
0,13
76
— copper
–•– C18N-SAM, –– C16N-SAM –– C12N-SAM
–– C10N-SAM
A SAM réteg kialakulási idejének hatása (EIS) Cu+C10N (0,5 M Na2SO4 ; 25oC)
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Rp
[k
Ω c
m2]
0 15 60
SAM formation time [min]
Series2
EIS mérés ideje 1h 20 h
SAM réteg keletkezés ideje
Rp [kΩ cm2]
0 min 5 15
15 min 106 305
60 min 2564 8596
SAM réteg kialakításának ideje: 0, 15, 60 min
Rézen SAM réteg időfüggő keletkezésének vizsgálata mikrokaloriméterrel (0.1MHNO3; 20oC)
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
SAM réteg
keletkezési idő: 5 min 15 min 30 min 60 min
[μW] η [%] [μW] η [%] [μW] η [%] [μW] η [%]
Cu + C10N 570 37 460 49 200 78 186 79
Cu + C12N 580 36 338 63 190 79 189 80
Cu + C16N - - - - - - 262 82
Cu + C18N - - - - - - 110 88
Cu : 910 μW
SAM réteg hatása a lyukkorrózióra
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Bevonat nélkül 20min után C10N bevonat 60 óra után
Vas hűtővízben, 5 nap után
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Nanoréteg nélkül
C18P LB réteg
C18N LB film
C18N SAM
A nanorétegek hatása mikroorganizmusok megtelepedésére
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Réteg nélkül: vastag biofilm
C18P LB film: néhány kis telep
C18N LB réteg: néhány kis telep
Korróziógátlás nanorétegekkel
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0 2 19 24 90 95 114 119 138 143 162 167 186 171
time [hour]
co
rro
sio
n r
ate
[arb
itra
ry u
nit
]
control
C10N
C12N
C16N
C18N
oleoylN
elaidylN
C18P
LB rétegek antikorróziós és mikróba megtapadást gátló hatása
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14. 37
C18-foszfonsavval C18-hidroxámsavval kezeletlenül
Összefüggés a felületi energia és a megtapadt mikroorganizmusok száma között
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
felületi energia [ergscm-2]
mikroorganizmusok a biofilmben [sejtcm-2]
vas 62.99 5.2x105
+C18N LB egyréteg
25.06 3.6x103
+C18P LB egyréteg
42.39 1,6x105
réz 56.67 1,2x105
+C18N LB egyréteg
25.66 6,8x102
+C18N LB többréteg
21.28 1,7x102
A C18N molekulából kialakított Langmluir rétegek izotermái és BAM képei
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
water CaCl2 MgCl2 CuCl2
pH3
pH4
Fémionok LB rétegekben
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
elektród i [µA cm-2] hatékonyság [%]
Cu 0.91 --
Cu + C18N 0.25 73
Cu + C18N +
Ca2+
0.19 77
Cu + C18N +
Mg2+
0.10 85
Cu + C18N +
Cu2+
0.06 97
-200 -100 0 100 200
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
(a)
Uncoated
coated with C18
N+Mg2+
coated with C18
N+Ca2+
coated with C18
N+Cu2+
Lo
g i, m
A.c
m-2
E, mV vs. SCE
-200 -100 0 100 200
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
Fig .7. polarization curves of uncoated and coated copper
with layers of C18
N+Cu2+
in 0.1 M of Na2So4 at pH=3
Uncoated
Coated with 3 layers
coated with 5 layers
Lo
g i (
mA
/cm
2)
E (mV)
Amfifil anyagok
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14. 41
karbonsavak
hidroxámsavak
lipid-aminosavak
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14. 42
0 10 20 30 40 50 60
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
felü
leti
ny
om
ás
, m
N/m
Å2 / molekula
DHS
LHS
SzS
PHS
SzHS
PS
0 10 20 30 40 50 60
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
felü
leti
ny
om
ás
, m
N/m
Å2 / molekula
OHS
ES
LiS
PoS
RoS
OS
EHS
0 20 40 60 80 100
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
felü
leti
ny
om
ás
, m
N/m
Å2 / molekula
NCmet-C10
NtbkC-C14
NtbkC-C18
NtbkC-C8
NtbkCmet-2C18
NtbkCmet-C16
Monomolekuláris rétegek jellemzése izotermákkal
telített karbonsavak és hidroxámsavak
telítetlen karbonsavak és hidroxámsavak
lipid-aminosavak
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Összegfrekvencia vibrációs spektroszkópia (SFG)
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14. 44
Hidroxámsav LB-egyrétegek üvegen
2800 2850 2900 2950 3000
0,0
0,5
1,0
1,5
Inte
ns
ity
Wavenumber / cm-1
C18NZ01G_Av5.ppp
C18NZ01G_Av5.ssp
2800 2850 2900 2950 3000
0,0
0,5
1,0
1,5
Inte
nsit
y Av5.ppp
Av5.ssp
2800 2850 2900 2950 3000
0,0
0,5
1,0
1,5
Av5.ppp
Av5.ssp
2800 2850 2900 2950 3000
0,0
0,5
1,0
1,5
Wavenumber / cm-1
C18NE01G_Av5.ppp
C18NE01G_Av5.ssp
palmitoil-hidroxámsav
oleoil-hidroxámsav
sztearoil-hidroxámsav
elaidoil-hidroxámsav
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14. 45
2800 2850 2900 2950 3000
0,0
0,5
1,0
1,5
Inte
ns
ity
Wavenumber / cm-1
C18AZ01G_Av3.ppp
C18AZ01G_Av3.ssp
2800 2850 2900 2950 3000
0,0
0,5
1,0
1,5
C18A01G_Av3.ppp
C18A01G_Av3.ssp
2800 2850 2900 2950 3000
0,0
0,5
1,0
1,5
Wavenumber / cm-1
C18AE01G_Av3.ppp
C18AE01G_Av3.ssp
2800 2850 2900 2950 3000
0,0
0,5
1,0
1,5
Inte
ns
ity
C16A01G_Av3.ppp
C16A01G_Av3.ssp
sztearinsav palmitinsav
elaidinsav olajsav
Karbonsav LB üvegen
A rétegek hatékonysága korrozív közegben (15 h; 0,5 M NaCl)
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
SzS-SAM
SzHS-SAM
SzHS-LB1
PS-SAMSzS-SAM
PHS-SAMSzHS-SAM
PS-LB1SzS-LB1
PHS-LB1SzHS-LB1 k
0
10
20
30
40
50
60
70
80
átl
ag
érd
es
sé
g (
nm
)
minta
100 m átlag érdesség
PS-SAMSzS-SAM
PHS-SAM
SzHS-SAMPS-LB1
SzS-LB1
PHS-LB1
SzHS-LB1 k
0
1
2
3
4
5
lyu
ka
k a
fe
lüle
ten
(%
)
minta
lyukak 100 m 130 nm középvonal átlag
Koncentráció függő LB rétegek készítése
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
a: 10-5M; b: 10-6M
Izotermák és BAM képek
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
A GO-C és GO-P molekula és a GO-C TEM képe
Biomembrán kettősrétegének utánzása
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
levegő
vizes fázis
Anyagbeépülés a vizes fázisból
Lipáz a SAM rétegben
Biomembrán modell:A kitozán és a koleszterol
hatása a dimirisztoil foszfatidinre
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Szubfázis: puffer
Szubfázis: kitozán
Nanorészecskék LB rétegben
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Nanorészecskék:
24.9 nm NaYF4:Yb,Er nanogömb,
12.0 nm LiYF4 nanopolyhedra,
14.1 × 1.8 nm triagonal-shaped LaF3,
12.6 nm square CaF2,
9.5 × 2.0 nm hexagonal EuF3,
Fontos: koncentráció
méret
szimmetria
SAM réteg kialakulása
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Molekulák SAM-ben
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
leginkább tanulmányozott rigiditás
Si, Al: leggyakrabban alkalmazott hordozó
tribológia, súrlódás
Molekulák SAM-ben
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Amfifil molekulák a levegő-víz határfelületen Bizonyíték a molekulák rendezettségére (1937)
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Permanganate solution
Permanganate solution
oxidative cleavage of double bond on oleic acid
increase in surface pressure
no more cleavage!
10Å
SFG spektrumok
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
2 800 2850 2900 2950 3000
0.0
0.5
1.0
Hullámszám / cm-1
SFG
int
enzi
tás
/ te
tszo
leg
es e
gys
ég
C18P monoréteg üveg hordozón
C18N monoréteg üveg hordozón
2800 2850 2900 2950 3000
0.0
0.5
1.0
Hullámszám / cm-1
SFG
inte
nzit
ás /
tets
zole
ges
eg
ysé
g
C18P monoréteg vas hordozón
C18N monoréteg vas hordozón
2800 2850 2900 2950 3000
0.5
1.0
Hullámszám / cm -1
SFG
int
enzi
tás
/ te
tszo
leg
es e
gys
ég
C 18P m onoréteg réz hordozón
C18N m onoréteg réz hordozón
2850 2900 2950 3000
SF
G i
nte
nsity (
arb
. u
nit
s)
Wavenumber / cm -1
Av3.M15
Av3.M30
Av3.M45
Av3.M60
Av11.LB
LB rétegek, fejcsoport függés SAM rétegek, időfüggés
SAM rétegek rézen, IRRAS (0° polarizáció)
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
0
20E-05
40E-05
60E-05
80E-05
.001
.0012
.0014
2950 2900 2850 2800
Absorbance / Wavenumber (cm-1)
C18N 15’
C16N 15’
C12N 60’
C16N 60’
C18N 60’
C12N 15’
C10N 15’
C10N 60’
as(CH3)
~2918
s(CH3)
~2848
as(CH2)
~2960
s(CH2)
~2870
0
20E-05
40E-05
60E-05
80E-05
.001
.0012
.0014
2950 2900 2850 2800
Absorbance / Wavenumber (cm-1)
C18N 15’
C16N 15’
C12N 15’
C10N 15’
Ideális és nem ideális SAM képődés
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
SAM rétegben a molekulák visszahajlásának lehetősége
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
A SAM lehetséges alkalmazásai
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
A) Biolerakódás gátlás B) SAM specifikus receptor kötőhelyek C) Natív sejtszaporodás, megfigyelés D) Molekuláris elektronika E) Mikroberendezések F) Elválasztás
Önszerveződött makromolekuláris szerveződések szilárd hordozón
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Poliionok elektrosztatikus önszerveződése
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Alkalmalzási lehetőségek
•Bioszenzorok
•Szelektív membránok
•Katalitikus filmek
•Bevonatok
SAM:Elektrosztatikus önszerveződés nanorészecskéken
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Szénnanocsőből kialakított szenzor
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Önszerveződött diblock polimerek
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
TEM felvételek: polisztirol-
polibutadién
diblockpolimerekből készült
maszk (a,c) és litográfiával
módosított szilicium nitrid
(b,d).
Önszerveződött makromolekulák
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Önszerveződött, dupla
rozettás
szupermolekulaszerkezet
barbituráttal és melaminnal
kölcsönhatva
SAM réteg változása fény hatására
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Hidrolízises reakció foszfolipid SAM-ot tartalmazó szilika részecskén
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Reakció önszerveződött rétegen
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
STM felvétel SAM-ról működés közben
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
STM képek: (a) diacil 2,6-diaminopiridin (DAP)
dekántiol kapcsolóval, dekántiol
monomonorétegben. (b)a komplementer elektroaktív
Fc-uracil kapcsolása után (c) az electroaktív guest
molekula helyettesítve izoláló dodecil funkcionalizált
uracillal.
Tiol-linkerrel Au NP-hez kötött foszfolipid monoréteg
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
O
O
O
OOC
PO
N
O
C
CONH
O
CH2 CH2SH
O
O
O
OOC
PO
N
O
C
CONH
O
CH2 CH2SH
O
O
O
OOC
PO
N
O
C
CONH
O
CH2 CH2SH
O
O
O
OOC
PO
N
O
C
CONH
O
CH2 CH2SH
AuGlass
Fotolitográfiával módosított felszínek
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Au nanorészecskék (3-
merkaptopropil)trimetoxi
szilán monoréteggel
módisított SiO2-vel borított Si-
on (SEM)
3-rétegű
nanorészecskékkel
borított felszín
fotoátalakítás után (AFM
kép;80 mm x 80 mm)
Nanorétegek, szilárd felszínek, molekulák
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.
Önszerveződött csövek, gömbök peptidekből, hidrofil-hidrofób molekulák kölcsönhatásával
A nanorétegek termikus stabilitása
Anyagtudományi Szeminárium 2014. 04. 14.